FM Tiina Lehtiniemi selvitti Turun yliopistossa tehdyssä väitöstutkimuksessaan siittiönmuodostuksessa tärkeän sukusolujyväsen, kromatoidikappaleen toimintamekanismeja. Lehtiniemen tulokset auttavat ymmärtämään paremmin miesten hedelmättömyyden syitä.
– Siittiön muodostumiseen tarvittavien geenien tunnistaminen on olennaisen tärkeää, jotta voisimme paremmin diagnosoida hedelmättömyyttä ja arvioida hedelmöityshoitojen tehoa ja
turvallisuutta, väitöskirjatutkija Tiina Lehtiniemi pohtii.
Lehtiniemi tutki väitöskirjatutkimuksessaan kahta siittiönmuodostuksessa esiintyvän kromatoidikappaleen proteiinia. Kromatoidikappale on erityisen iso sukusolujyvänen, joka löytyy niin hiirestä kuin ihmisestäkin. Sukusolujyväsen tärkeys hedelmällisyydelle on kiistaton, vaikkakaan sen toimintaa ei vielä täysin ymmärretä. Lehtiniemen tutkimus avasi tämän sukusolujyväsen salaisuuksia osoittamalla, että hedelmällisyydelle keskeinen RNA-säätely tapahtuu sen sisällä sekä muuttamalla käsitystämme kromatoidikappaleen rakenteen ja toiminnan yhteydestä.
Tutkimustyössään Lehtiniemi osoitti, että kromatoidikappaleessa sijaitseva SMG6-proteiini on välttämätön siittiönmuodostukselle ja että erityisesti tämän proteiinin välityksellä tapahtuva RNA-säätely on keskeistä miesten hedelmällisyydelle.
– Tutkimuksessani osoitin, että SMG6-proteiinin puuttuminen uroshiirien sukusoluista aiheuttaa siittiönmuodostuksen pysähtymisen. Hiirellä, jolla ei ole tätä proteiinia, RNA-säätely on pahasti häiriintynyt ja tuhansia RNA-molekyylejä muodostuu joko liikaa, liian vähän tai ei ollenkaan. Tämän myötä kehittyvän siittiön toiminta häiriintyy niin, että tärkeät rakenneosat, kuten siittiön häntä ja päärakenteet eivät muodostu ollenkaan, Lehtiniemi kertoo.
Kaikki rakenteelliset muutokset eivät vaikuta hedelmällisyyteen
SMG6-välitteinen RNA-säätely on siis edellytys miesten hedelmällisyydelle; hiiret, joilta on poistettu tämä proteiini eivät kykene lisääntymään.
– Toinen tutkimani proteiini sen sijaan osoittautui vähemmän tärkeäksi miehen hedelmällisyydelle. Hiiret, joilla ei ole FYCO1-proteiinia kykenevät lisääntymään, eikä niiden siittiönmuodostuksesta löydetty tutkimuksissamme ilmeisiä puutteita. Tämä oli yllättävä löytö, sillä kaikissa aiemmin tuntemissamme poistogeenisissä hiirimalleissa, joissa kromatoidikappaleen proteiini on poistettu, hedelmällisyys on kärsinyt, Lehtiniemi kertoo.
FYCO1 on myös osa kromatoidikappaletta, mutta ei ole osa sen ydintä ja ydintoimintoja; sen toiminta sijoittuu kappaleen pinnalle. Lehtiniemi osoitti tutkimustyössään, että proteiini on erityisen tärkeä tämän suuren sukusolujyväsen rakenteelle. Hiirillä, joilta tämä oli poistettu, kromatoidikappaleet hajosivat pieniksi palasiksi, eikä niiden yhteydestä enää löydetty kalvorakkuloita, jotka yleensä peittävät kromatoidikappaleen pintoja. Nämä osoittivat, että kromatoidikappaleen hedelmällisyyttä ylläpitävät toiminnot voivat jatkua, vaikka sen rakenne muuttuisi.
– Yhteensä nämä työt valottivat kromatoidikappaleen saloja niin sen ytimessä kuin pinnalla. Käsityksemme tämän sukusolujyväsen toiminnasta ja luonteesta on tutkimuksen myötä muuttunut. Työt myös edelleen korostavat siittiönmuodostuksen monimutkaisuutta ja siinä toimivien sukusolujyvästen tärkeyttä, Lehtiniemi pohtii.
Uusi menetelmä helpottaa sukusolujen tutkimusta
Lehtiniemen väitöskirjaan sisältyi myös kolmas työ, jossa kehitettiin uusi menetelmä, jolla eri sukusolujen eli siittiön kehitysasteiden eristäminen kiveksestä mahdollistuu. Tämä menetelmä on ollut Lehtiniemen käytössä hänen omissa töissään, ja julkaisun myötä on se nyt tuotu laajemmalle tutkijayhteisölle. Tämän menetelmän käyttöönotto ei vaadi erityistä välineistöä tai kalliita investointeja, joten muillakin kuin sukusolututkijoilla on matala kynnys tarvittaessa kokeilla sitä. Tämä menetelmä myös mahdollistaa sukusolujen eristämisen hyvin pienestä alkumateriaalimäärästä, esimerkiksi vain kahdesta hiiren kiveksestä.
– Tällä toivomme myös voivamme osaltamme vaikuttaa koe-eläinten käyttömäärän vähentämiseen, kertoo Lehtiniemi.
Uusien menetelmien kehittäminen sukusolujen tutkimusalalle on Lehtiniemen mukaan ensiarvoisen tärkeää
– Tahaton lapsettomuus on maailmanlaajuisessa kasvussa ja erityisesti miesten hedelmällisyyden häiriöistä tiedetään edelleen vähän. Spermatogeneesi on ainutlaatuinen, monimutkainen ja tarkoin säädelty kehitysprosessi, ja yhtä monimutkaista on sen ainutlaatuisuuden tutkimus. Toivomme, että tässä väitöskirjassa esittelemämme työt vievät alaa eteenpäin, ja edistämme näin miesten hedelmällisyysterveyttä myös pitkällä tähtäimellä, Lehtiniemi summaa.
***
FM Tiina Lehtiniemi esittää väitöskirjansa ”The Ins and Outs of the Chromatoid Body” julkisesti tarkastettavaksi Turun yliopistossa perjantaina 13.10.2023 klo 12.00 (Turun yliopisto, Alhopuro Sali, Medisiina D, Kiinamyllynkatu 10, Turku).
Vastaväittäjänä toimii professori Wei Yan (UCLA California, Yhdysvallat) ja kustoksena professori Noora Kotaja (Turun yliopisto). Tilaisuus on englanninkielinen. Väitöksen alana on fysiologia.
Väittelijän yhteystiedot: tiina.lehtiniemi(at)utu.fi
> Väitöskirja yliopiston julkaisuarkistossa
Tiedotetta korjattu 27.10.2023 klo 14.57: Virheellinen virke "Tämä oli yllättävä löytö, sillä aiemmissa tutkimuksissa, joissa proteiini on poistettu, hedelmällisyys on kärsinyt, Lehtiniemi kertoo" korjattu muotoon "Tämä oli yllättävä löytö, sillä kaikissa aiemmin tuntemissamme poistogeenisissä hiirimalleissa, joissa kromatoidikappaleen proteiini on poistettu, hedelmällisyys on kärsinyt, Lehtiniemi kertoo".
